(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチャネルが設けられた構造体と、前記マイクロチャネル内に配置された近接場光の面内発光が可能な近接場光２次元アレイと、を有する近接場光マイクロチャネル構造体であって、
前記近接場光２次元アレイが、前記マイクロチャネルの内壁面に形成された導電層と、前記導電層の一面に化学結合により固定化された固定化層と、前記固定化層の一面に化学結合により固定化された金属ナノ粒子配列とからなり、
前記金属ナノ粒子配列は、等間隔となるように配列され、その表面に備えられた修飾部により互いに接合された複数の金属ナノ粒子からなることを特徴とする近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項２】
前記構造体が、第１の部材と、前記第１の部材の一面側に積層された第２の部材と、を有しており、前記第１の部材と前記第２の部材との間に前記マイクロチャネルが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項３】
前記金属ナノ粒子の間隔が１〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項４】
前記金属ナノ粒子の粒径が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項５】
前記金属ナノ粒子が金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項６】
前記修飾部がチオール基を有する有機分子であり、前記チオール基が前記金属ナノ粒子に接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項７】
前記修飾部の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有していることを特徴とする請求項６に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項８】
前記固定化層が少なくとも２つのチオール基を有する有機分子からなり、前記固定化層の一面側と他面側にそれぞれ少なくとも１つのチオール基が配置されており、
前記他面側のチオール基が前記導電層に接合されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項９】
前記固定化層の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有していることを特徴とする請求項８に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１０】
前記マイクロチャネルが屈曲部もしくは屈折部またはこれら両方を有して形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１１】
前記マイクロチャネルが複数設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１２】
表面に、前記マイクロチャネルに連通された第１の孔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１３】
表面に、前記マイクロチャネルに連通された第２の孔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１４】
前記第１の部材に前記マイクロチャネルに連通する第３の孔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１５】
前記第３の孔部が、前記第１の部材の他面に積層された第３の部材と前記第１の部材との間に設けられた別のマイクロチャネルに連通されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１６】
表面に、前記別のマイクロチャネルに連通する第４の孔部が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１７】
表面に、２以上の第１の孔部が設けられており、前記第１の孔部のいずれか一つと前記第２の孔部とを直線状に結ぶ第１のマイクロチャネルと、前記第１のマイクロチャネルから連結部で分岐され、残りの前記第１の孔部にそれぞれ連通された分岐マイクロチャネルとが設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１８】
前記分岐マイクロチャネルが２以上形成されており、
前記第１のマイクロチャネルで、いずれの連結部よりも前記第２の孔部側に近接場光２次元アレイが配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項１９】
前記分岐マイクロチャネルが２以上形成されており、
前記第１のマイクロチャネルで、隣接する分岐マイクロチャネルの連結部間に近接場光２次元アレイが配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の近接場光マイクロチャネル構造体。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の近接場光マイクロチャネル構造体と、
前記マイクロチャネルに反応溶液を供給可能な反応溶液供給部と、
前記マイクロチャネルに反応溶液を吸引可能なポンプ部と、
前記マイクロチャネル内の近接場光２次元アレイに光照射可能な光源と、を有することを特徴とする近接場光マイクロリアクター。
【請求項２１】
前記反応溶液供給部が、前記第１の孔部に接続されていることを特徴とする請求項２０に記載の近接場光マイクロリアクター。
【請求項２２】
前記ポンプ部が、前記第２の孔部又は前記第４の孔部に接続されていることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の近接場光マイクロリアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、近接場光については、金属被膜した光ファイバー先端に光波長以下の穴を開けて発生させる一光源のタイプが精力的に研究開発され、液漬リソグラフィや近接場顕微鏡などの技術の発展を支えている。【０００３】
しかし、この近接場光源は原理的にナノスケールの大きさのものしか実現できず、近接場光の光化学反応への応用の可能性が潜在的に示唆されているものの、現実的な応用には至っていない。【０００４】
例えば、非特許文献１９には、図２４に示すように、金属Ｍｔにより被覆した光ファイバー先端ＦＰに光の波長以下の光開口部Ｂｒを設けて、光ファイバーのコア層Ｗｇを伝搬してきた光Ｌｔが光開口部Ｂｒから浸み出した光（近接場光）により、２光子反応のガス分解を起こして亜鉛のナノ構造物を生成した例が記載されている。【０００５】
また、非特許文献２０には、図２５に示すように、１００ｎｍ×１００ｎｍの金ブロック構造を１０ｎｍ以下の間隙間隔で２次元アレイ状に配置した金ナノブロック体２次元配列構造体を電子ビームリソグラフィにより作製し、外部偏光光源により金ブロックに近接場光を発現させ、光源偏光方向のみに近接場光が増強された領域を実現した例が記載されている。【０００６】
これらの例では、確かに、強い近接場光を用いて２光子反応ないしは３光子反応を実証している。しかし、（１）特殊なプローブ技術や電子ビームリソグラフィを使っており、コストや装置の取り扱いの点で便宜性に欠ける、（２）測定の際も走査プローブ顕微鏡など
が必要であり、コストや装置の取り扱いの点で便宜性に欠ける、（３）溶液中で化学反応を取り扱う方が一般的であるが、これらの例ではガス中や固体系を使うとともに生成物が固体であるため、汎用性に欠ける、（３）生成物がナノスケールの固体物なので、ＮＭＲなどの定量的な測定を行うことができないという欠点がある。【０００７】
１〜１００ｎｍの粒径の金属ナノ粒子は、その半径に相当する大きさの局在光（以下、近接場光）を発生させることができる。近接場光は、通常の光が空気中を伝搬するのに対して、金属ナノ粒子などの散乱体表面に沿って伝搬する。これにより、金属ナノ粒子同士の間隔を１〜１０ｎｍとして、２次元状に配列した金属ナノ配列を基板上に備えた金属ナノ粒子配列構造体は、金属ナノ粒子の間隙中に大きな電場や非常に明るい近接場光を発生させることができる。そして、このような金属ナノ粒子配列構造体は、近接場光２次元アレイとして利用することができる。【０００８】
マイクロリアクターの中の反応光源として金属ナノ粒子配列構造体からなる近接場光２次元アレイを利用することが考えられる。【０００９】
マイクロリアクターとは、ミクロンスケールの空間を有するマイクロチャネル内で化学反応をさせる装置である。より大きなスケールの空間内で化学反応を行う他の装置と比べ、エネルギー効率、反応速度、収率、安全性、スケールアップ、実験スペースや反応基質の混合性、反応温度などの実験条件の制御能などの点で優れている。液相と気相の反応で多く利用され、薄膜系光触媒などとの組み合わせ例も報告されている。また、マイクロリアクターは、マイクロチャネル数を増やすことで容易にスケールアップを行うことができるという長所がある。【００１０】
このようなマイクロリアクターの流路中に金属ナノ粒子配列を設ければ、金属ナノ粒子配列の表面近傍で効率よく近接場光反応を実現できる。つまり、ミクロンスケールの空間を有するマイクロチャネル内で近接場光反応を行うことができ、より大きなスケールの空間内での近接場光反応よりも、金属ナノ粒子配列の表面に反応基質が到達する確率を向上させて、反応効率を向上させることができる。光反応原料と光化学生成物の拡散距離も考慮すると、ミクロンスケールの空間を有するマイクロチャネル内であれば、ほぼ１００％の近接場光反応を実現できる。【００１１】
しかし、現実には、マイクロリアクター中で近接場光を利用して光反応を効率的に起こす方法は実現されていない。【００１２】
このような近接場光の光源として金属ナノ粒子配列構造体を用いるためには、金属ナノ粒子の大きさ、形状、間隔を揃えることが必要となり、それが困難であるためである。【００１３】
金属ナノ粒子配列構造体の作製技術については、既にいくつかの報告がある。例えば、ナノスフィアリソグラフィ―（非特許文献１〜３）、電子ビームリソグラフィ（非特許文献４）が従来的な手法によるものであるが、リソグラフィ装置が高価な点と大規模な構造を作製するのは困難である点が課題となっている。【００１４】
また、化学結合などの基板上への固定化手段に注目した技術としては、チオール結合（非特許文献１４〜１５）、ＣＮ結合（非特許文献１６）、配位結合（非特許文献１７〜１８）がある。しかし、これらの方法では、高い被覆率を有する金属ナノ粒子配列構造体が得られていない。【００１５】
更に、自己組織化手法による作製も試みられている。外圧を用いる手法としては、ラングミュラー法（非特許文献５〜８）、ラングミュラー・ブロジェット法（非特許文献９〜１０）、ディップコーティング法（非特許文献１１）、固液界面の利用（特許文献１）がある。また、外場を利用する方法としては、電気泳動法（非特許文献１３、特許文献３）、溶媒蒸発法（非特許文献１２、特許文献２）がある。【００１６】
しかし、これらの手法は、金属ナノ粒子配列構造体と固定基板との間に化学結合などの強い固定化手段を持たない。そのため、マイクロチャネル内に配置した場合には、流路を流れる溶液等に曝されて、金属ナノ粒子が剥がれてしまうなどの課題がある。
【特許文献１】特開２００６−１９２３９８号公報
【特許文献２】特開２００７−３１３６４２号公報
【特許文献３】特開２００９−６３１１号公報
【非特許文献１】Ｗａｎｇ，Ｗ．；Ｗａｎｇ，Ｙ．；Ｄａｉ，Ｚ．；Ｓｕｎ，Ｙ．；  Ｓｕｎ，Ｙ．Ａｐｐｌ．Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ．２００７，２５３，４６７３−４６７６．
【非特許文献２】Ｓｈｅｎ，Ｈ．；Ｃｈｅｎｇ，Ｂ．；Ｌｕ，Ｇ．；Ｎｉｎｇ，Ｔ．；  Ｇｕａｎ，Ｄ．；Ｚｈｏｕ，Ｙ．；Ｃｈｅｎ，Ｚ．，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ２００６，１７，４２７４−４２７７．
【非特許文献３】Ｔａｎ，Ｂ．Ｊ．Ｙ．；Ｓｏｗ，Ｃ．Ｈ．；Ｋｏｈ，Ｔ．Ｓ．；Ｃｈｉｎ，Ｋ．Ｃ．；Ｗｅｅ，Ａ．Ｔ．Ｓ．；Ｏｎｇ，Ｃ．Ｋ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．  Ｂ  ２００５，１０９，１１１００−１１１０９．
【非特許文献４】Ｆｅｌｉｄｊ，Ｎ．；Ａｕｂａｒｄ，Ｊ．；Ｌｅｖｉ，Ｇ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．２００３，８２，３０９５−３０９７．
【非特許文献５】Ｌｉａｏ，Ｊ；Ａｇｕｓｔｓｓｏｎ，Ｊ．Ｓ．；Ｗｕ，Ｓ．；Ｓｃｈｏｅｎｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｃ．；Ｃａｌａｍｅ，Ｍ．；Ｌｅｒｏｕｘ，Ｙ．；Ｍａｙｏｒ，Ｍ．；Ｊｅａｎｎｉｎ，Ｏ．；Ｒａｎ，Ｙ．−Ｆ．；Ｌｉｕ，Ｓ．−Ｘ．；Ｄｅｃｕｒｔｉｎｓ，Ｓ．Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．２０１０，１０，７５９−７６４．
【非特許文献６】Ｃｈｉａｎｇ，Ｙ，−Ｌ；Ｃｈｅｎ，Ｃ．−Ｗ；Ｗａｎｇ，Ｃ．−Ｈ．；Ｈｓｅｉｎ，Ｃ．−Ｙ；Ｃｈｅｎ，Ｙ．−Ｔ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２０１０，９６，０４１９０４−１  −  ０４１９０４−４．
【非特許文献７】Ｋｉｍ，Ｂ．；Ｔｒｉｐｐ，Ｓ．Ｌ．；Ｗｅｉ，Ａ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００１，１２３，７９５５−７９５６．
【非特許文献８】Ｋｉｍ，Ｂ．；Ｓａｄｔｌｅｒ，Ｂ．；Ｔｒｉｐｐ，Ｓ．Ｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，２００１，１２，７４３−７４５．
【非特許文献９】Ｐａｒｋ，Ｙ．−Ｋ．；Ｙｏｏ，Ｓ．−Ｈ．；Ｐａｒｋ，Ｓ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００８，２４，４３７０−４３７５．
【非特許文献１０】Ｂｒｏｗｎ，Ｊ．Ｊ．；Ｐｏｒｔｅｒ，Ｊ．Ａ．；Ｄａｇｈｌｉａｎ，Ｃ．Ｐ．；Ｇｉｂｓｏｎ，Ｕ．Ｊ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００１，１７，７９６６−７９６９．
【非特許文献１１】Ｄａｉ，Ｃ．−Ａ．；Ｗｕ，Ｙ．−Ｌ．；Ｌｅｅ，Ｙ．−Ｈ．；  Ｃｈａｎｇ，Ｃ．−Ｊ．；Ｓｕ，Ｗ．−Ｆ．Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，２００６，２８８，１２８−１３６．
【非特許文献１２】Ｗａｎｇ，Ｈ．；Ｌｅｖｉｎ，Ｃ．Ｓ．；Ｈａｌａｓ，Ｎ．Ｊ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００５，１２７，１４９９２−１４９９３．
【非特許文献１３】Ｐｅｎｇ，Ｚ．；Ｑｕ，Ｘ．；Ｄｏｎｇ，Ｓ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００４，２０，５−１０．
【非特許文献１４】Ｋａｍｉｎｓｋａ，Ａ．；Ｉｎｙａ−Ａｇｈａ，Ｏ．；Ｆｏｒｓｔｅｒ，Ｒ．Ｊ．；Ｋｅｙｅｓ，Ｔ．Ｅ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，２００８，１０，４１７２−４１８０．
【非特許文献１５】Ｇｒａｂａｒ，Ｋ．Ｃ．；Ｓｍｉｔｈ，Ｐ．Ｃ．；Ｍｕｓｉｃｋ，Ｍ．Ｄ．；Ｄａｖｉｓ，Ｊ．Ａ．；Ｗａｌｔｅｒ，Ｄ．Ｇ．；Ｊａｃｋｓｏｎ，Ｍ．Ａ．；Ｇｕｔｈｒｉｅ，Ａ．Ｐ．；Ｎａｔａｎ，Ｍ．Ｊ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９６，１１８，１１４８−１１５３．
【非特許文献１６】Ｃｈａｎ，Ｅ．Ｗ．Ｌ．；Ｙｕ，Ｌ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００２，１８，３１１−３１３．
【非特許文献１７】Ｗａｎｕｎｕ，Ｍ．；Ｐｏｐｏｖｉｔｚ−Ｂｉｒｏ，Ｒ．；Ｃｏｈｅｎ，Ｈ．；Ｖａｓｋｅｖｉｃｈ，Ａ．；Ｒｕｂｉｎｓｔｅｉｎ，Ｉ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００５，１２７，９２０７−９２１５．
【非特許文献１８】Ｚａｍｂｏｒｉｎｉ，Ｆ．Ｐ．；Ｈｉｃｋｓ，Ｊ．Ｆ．；Ｍｕｒｒａｙ，Ｒ．Ｗ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０００，１２２，４５１４−４５１５．
【非特許文献１９】Ｔ．Ｋａｗａｚｏｅ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００１，７９，１１８４．
【非特許文献２０】Ｋ．Ｕｅｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００８，１３０，６９２８．
【非特許文献２１】Ｈａｒｔｌｉｎｇ，Ｔ．；Ａｌａｖｅｒｄｙａｎ，Ｙ．；Ｈｉｌｌｅ，Ａ；Ｗｅｎｚｅｌ，Ｍ．Ｔ．；Ｋａｌｌ，Ｌ．Ｍ．，Ｏｐｔｉｃｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００８，１６，１２３６２−１２３７１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
マイクロチャネル内の壁面に金属ナノ粒子が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイを備えた近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、マイクロチャネルが設けられた構造体と、前記マイクロチャネル内に配置された近接場光の面内発光が可能な近接場光２次元アレイと、を有する近接場光マイクロチャネル構造体であって、前記近接場光２次元アレイが、前記マイクロチャネルの内壁面に形成された導電層と、前記導電層の一面に化学結合により固定化された固定化層と、前記固定化層の一面に化学結合により固定化された金属ナノ粒子配列とからなり、前記金属ナノ粒子配列は、等間隔となるように配列され、その表面に備えられた修飾部により互いに接合された複数の金属ナノ粒子からなることを特徴とする。【００１９】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記構造体が、第１の部材と、前記第１の部材の一面側に積層された第２の部材と、を有しており、前記第１の部材と前記第２の部材との間に前記マイクロチャネルが設けられていることを特徴とする。【００２０】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記金属ナノ粒子の間隔が１〜１０ｎｍであることを特徴とする。【００２１】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記金属ナノ粒子の粒径が１〜１００ｎｍであることを特徴とする。【００２２】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記金属ナノ粒子が金からなることを特徴とする。【００２３】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記修飾部がチオール基を有する有機分子であり、前記チオール基が前記金属ナノ粒子に接合されていることを特徴とする。【００２４】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記修飾部の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有していることを特徴とする。【００２５】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記固定化層が少なくとも２つのチオール基を有する有機分子からなり、前記固定化層の一面側と他面側にそれぞれ少なくとも１つのチオール基が配置されており、前記他面側のチオール基が前記導電層に接合されていることを特徴とする。【００２６】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記固定化層の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有していることを特徴とする。【００２７】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記マイクロチャネルが屈曲部もしくは屈折部またはこれら両方を有して形成されていることを特徴とする。【００２８】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記マイクロチャネルが複数設けられていることを特徴とする。【００２９】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、表面に、前記マイクロチャネルに連通された第１の孔部が設けられていることを特徴とする。【００３０】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、表面に、前記マイクロチャネルに連通された第２の孔部が設けられていることを特徴とする。【００３１】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記第１の部材に前記マイクロチャネルに連通する第３の孔部が設けられていることを特徴とする。【００３２】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記第３の孔部が、前記第１の部材の他面に積層された第３の部材と前記第１の部材との間に設けられた別のマイクロチャネルに連通されていることを特徴とする。【００３３】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、表面に、前記別のマイクロチャネルに連通する第４の孔部が設けられていることを特徴とする。【００３４】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、表面に、２以上の第１の孔部が設けられており、前記第１の孔部のいずれか一つと前記第２の孔部とを結ぶ第１のマイクロチャネルと、前記第１のマイクロチャネルから連結部で分岐され、前記第１の孔部の残りにそれぞれ連通された分岐マイクロチャネルが設けられていることを特徴とする。【００３５】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記分岐マイクロチャネルが２以上形成されており、前記分岐マイクロチャネルのいずれの連結部よりも前記第２の孔部側に近接場光２次元アレイが配置されていることを特徴とする。【００３６】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、前記分岐マイクロチャネルが２以上形成されており、隣接する前記分岐マイクロチャネルの連結部の間に近接場光２次元アレイが配置されていることを特徴とする。【００３７】
本発明の近接場光マイクロリアクターは、先に記載の近接場光マイクロチャネル構造体と、前記マイクロチャネル反応溶液を供給可能な反応溶液供給部と、前記マイクロチャネル反応溶液を吸引可能なポンプ部と、前記マイクロチャネル内の近接場光２次元アレイに光照射可能な光源と、を有することを特徴とする。【００３８】
本発明の近接場光マイクロリアクターは、前記反応溶液供給部が、前記第１の孔部に接続されていることを特徴とする。【００３９】
本発明の近接場光マイクロリアクターは、前記ポンプ部が、前記第２の孔部又は第４の孔部に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体は、マイクロチャネルが設けられた構造体と、前記マイクロチャネル内に配置された近接場光の面内発光が可能な近接場光２次元アレイと、を有する近接場光マイクロチャネル構造体であって、前記近接場光２次元アレイが、前記マイクロチャネルの内壁面に形成された導電層と、前記導電層の一面に化学結合により固定化された固定化層と、前記固定化層の一面に化学結合により固定化された金属ナノ粒子配列とからなり、前記金属ナノ粒子配列は、等間隔となるように配列され、その表面に備えられた修飾部により互いに接合された複数の金属ナノ粒子からなる構成なので、マイクロチャネル内の壁面に金属ナノ粒子が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイを備えた近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターを提供することができる。前記の構造により、大容量反応装置と比較して、近接場光マイクロチャンネル内部では近接場光２次元アレイ近傍に反応基質が存在する確率が高いため、種々の光化学反応を著しく効率よく進行させることができる。【００４１】
本発明の近接場光マイクロリアクターは、先に記載の近接場光マイクロチャネル構造体と、前記第１の孔部に接続された反応溶液供給部と、前記第２の孔部に接続されたポンプ部と、前記マイクロチャネル内の近接場光２次元アレイに光照射可能な光源と、を有する構成なので、マイクロチャネル内の壁面に金属ナノ粒子が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイを備えた近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターを提供することができる。前記の構造により、近接場光マイクロリアクターでは、ポンプを用いた反応溶液の継続的な流入・排出によって、大容量の反応生成物を得ることができる。また、マイクロリアクター内部に複数の反応基質溶液を導入することで、複数の化学反応または光化学反応を連続的に行い、多段回合成生成物をワンステップで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の一例を示す図であって、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は縦断面図である。
【図２】第２の部材を示す図であり、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は縦断面図である。
【図３】第１の部材を示す図であり、図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は縦断面図である。
【図４】金属ナノ粒子配列の一例を示す拡大平面図である。金属ナノ粒子からの近接場光発生領域も概念的に示している。
【図５】金属ナノ粒子配列の別の一例を示す拡大平面図である。金属ナノ粒子からの近接場光発生領域も概念的に示している。
【図６】金属ナノ粒子配列を拡大図であって、図６（ａ）は図４のＥ部の拡大図であり、図６（ｂ）は図４のＦ−Ｆ’線における断面図である。金属ナノ粒子からの近接場光発生領域を併せて概念的に示している。
【図７】金属ナノ粒子配列をより具体的に示した拡大図である。
【図８】金属ナノ粒子配列の形成工程を示す工程図である。
【図９】本発明の実施形態である近接場光マイクロリアクターの一例を示す図であって、図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の別の一例を説明する図であって、第２の部材の別の一例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態である近接場光マイクロリアクターの別の一例を説明する図であって、図１１（ａ）は部分断面斜視図であり、図１１（ｂ）はその近接場光マイクロリアクターに用いられる近接場光マイクロチャネル構造体の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の別の一例を示す図であって、図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）は平面図であり、図１２（ｃ）は縦断面図である。
【図１３】本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の更に別の一例を示す図であって、図１３（ａ）は斜視図であり、図１３（ｂ）は平面図であり、図１３（ｃ）は縦断面図である。
【図１４】実施例１の金属ナノ粒子配列のＳＥＭ像である。
【図１５】実施例２の金属ナノ粒子配列のＳＥＭ像である。
【図１６】実施例３の金属ナノ粒子配列のＳＥＭ像である。
【図１７】実施例１〜３の金属ナノ粒子配列の小角散乱スペクトルである。
【図１８】実施例１〜３の金属ナノ粒子配列の消光スペクトルである。
【図１９】実施例２と実施例４の金属ナノ粒子配列の消光スペクトルである。
【図２０】ＨＦＤＥの光化学反応を示す図である。
【図２１】ＨＦＤＥ開環体と閉環体、反応生成物のＮＭＲスペクトルである。
【図２２】ＨＦＤＥの吸収スペクトルおよび金ナノ粒子配列の消光スペクトルである。
【図２３】近接場光マイクロチャネル構造体のマイクロチャネルの構成条件を示す表である。
【図２４】従来の一例を示す図である。
【図２５】従来の別の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…基板、１ａ…一面、２…固定化層、２ａ…一面、３…金属ナノ粒子配列、４…金属ナノ粒子、５…修飾部、６…導電層、８…ドメイン部、２１…溶媒、２２…反応液、２２ａ…液面、２３…液槽、２４…蓋部、２４ｃ…孔部、２５、２６…電極部、２７…配線、２８…電源部、２９…気液界面部、３０…製造装置、４１…第２の部材、４１ａ…第１の孔部、４１ｂ…第２の孔部、４１ｃ…マイクロチャネル、４１ｉ…一面、４１ｇ…凹部、４２…第２の部材、４２ａ…第１の孔部、４２ｂ…第２の孔部、４２ｃ１、４２ｃ２、４２ｃ３、４２ｃ４、４５ｃ５、４２ｃ６、４２ｃ７、４２ｃ８、４２ｃ９…マイクロチャネル、４２ｊ…屈曲部、４３…第２の部材、４３ａ…第１の孔部、４３ｂ…第４の孔部、４３ｃ…マイクロチャネル、４４…第２の部材、４４ａ１、４４ａ２、４４ａ３…第１の孔部、４４ｂ…第２の孔部、４４ｃ１…第１のマイクロチャネル、４４ｃ２、４４ｃ３…分岐マイクロチャネル、４４ｄ１…第１の連結部、４４ｄ２…第２の連結部、４４ｉ…一面、５１…第１の部材、５１ａ…一面、５１ｂ…他面、５０…近接場光２次元アレイ、５３…第１の部材、５３ａ…一面、５３ｂ…他面、５３ｃ、５３ｄ…第３の孔部、５３ｅ…孔部、６１、６３、６４、６５…近接場光マイクロチャネル構造体、７１…近接場光マイクロリアクター、８１…反応溶液供給部、８２…光源、８３…ポンプ部、８４、８５…連結管、９３…第３の部材、９３ｃ…マイクロチャネル、９５…構造体、Ｆｍ…粒径、Ｇｍ…金属ナノ粒子の間の距離（間隙距離）、Ｌｍ…隣接する金属ナノ粒子の中心の距離（粒子間距離）、Ｏ…中心、Ｌｓ…金属ナノ粒子の中心から基板の一面までの距離（粒子基板間距離）、Ｇｓ…固定化層厚、ＮＦ、ＮＦＯ２、ＮＦＯ３…近接場光、Ｚ…流路方向、ＬＳＲ…照射方向
【発明を実施するための形態】
【００４４】
（本発明の第１の実施形態）
以下、添付図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体を説明する。
【００４５】
図１は、本発明の第１の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１の一例を示す図であって、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は縦断面図である。
【００４６】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、マイクロチャネル４１ｃが設けられた構造体９５と、マイクロチャネル４１ｃ内に配置された近接場光の面内発光が可能な近接場光２次元アレイ５０と、を有して構成されている。
【００４７】
構造体９５は、第１の部材５１と、第１の部材５１の一面５１ａ側に積層された第２の部材４１とから形成されている。マイクロチャネル４１ｃは、第１の部材５１と第２の部材４１との間に設けられている。
【００４８】
図２は、第２の部材４１を示す図であって、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は縦断面図である。
【００４９】
一面４１ｉには第１の孔部４１ａと第２の孔部４１ｂが設けられている。他面側には、マイクロチャネル用の凹部４１ｇが設けられている。
【００５０】
図３は、第１の部材５１を示す図であって、図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は縦断面図である。
【００５１】
第１の部材５１の一面５１ａ上に導電層６、固定化層２、金属ナノ粒子４が配列されてなる金属ナノ粒子配列３が積層されている。導電層６、固定化層２と金属ナノ粒子配列３から近接場光２次元アレイ５０が形成されている。
【００５２】
近接場光２次元アレイ５０は、第１の部材５１の一面５１ａの中央部に形成されており、周辺部には形成されていない。近接場光２次元アレイ５０を凹部４１ｇに入れ、周辺部を上部部品に接合することにより、第１の部材５１の一面５１ａを、第２の部材４１の他面側に接合することによって、凹部４１ｇは、マイクロチャネル４１ｃとされ、近接場光マイクロチャネル構造体６１が形成される。
【００５３】
図１及び図２に示すように、第２の部材４１の一面４１ｉには、マイクロチャネル４１ｃに連通された第１の孔部４１ａと第２の孔部４１ｂが設けられている。例えば、矢印Ｚの方向（流路方向）に、反応溶液を流通させることができる構成とされている。
【００５４】
マイクロチャネル４１ｃは１本であり、直線状に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、マイクロチャネル４１ｃは、屈曲部もしくは屈折部またはこれら両方を有して形成されていてもよい。
【００５５】
また、マイクロチャネル４１ｃは複数備えられていてもよい。
【００５６】
また、マイクロチャネル４１ｃは枝分かれ構造としてもよい。
【００５７】
更に、図１（ａ）に示すように、マイクロチャネル４１ｃの流路方向Ｚに垂直な断面は、略矩形状とされている。しかし、これに限られるものではなく、例えば略円形状としてもよい。
【００５８】
マイクロチャネル４１ｃの形状は、マイクロリアクターで行う化学反応の種類を考慮して決定する。
【００５９】
マイクロチャネル４１ｃの幅は、近接場光部分の面積および反応溶液を流通させるために必要となるポンプ圧を決定するパラメータとなる。また、マイクロチャネル４１ｃの高さは、近接場光部分からと、近接場光部分への化学反応原料及び生成物の拡散距離が、相対的に大きくなるか小さくなるかを決めるパラメータとなる。
【００６０】
マイクロリアクター中のマイクロチャンネル内の流体は、層状部と通常流体部に分かれ、この値はチャンネル材料、チャンネル材料表面処理、流体によって異なる。
【００６１】
層状部対通常流体部の比は、流路幅が大きくなるほど小さくなる。近接場光部分への化学反応原料及び生成物の拡散距離は、層状部と通常流体部の間の拡散、層状部中での拡散の両者を考慮することになるが、前者はマイクロチャンネル４１ｃの長さを十分取ることにより充分生じるとして無視できる。後者の値も通常の溶液中での反応を参照することが可能であり、拡散が充分に生じるようにマイクロチャンネル４１ｃの長さを設定することが可能である。
【００６２】
更に、マイクロチャネル４１ｃの長さは、光照射時間により化学反応がどれだけ起せるかを決めるパラメータの一つとなる。
【００６３】
また、第２の部材４１の材料は、樹脂や石英などが好ましい。インプリント法などにより、限定された面積内に任意の形状のマイクロチャネル４１ｃを形成できるためである。なお、光化学反応に利用する溶媒によって、耐薬品性を考慮して、第２の部材４１の材料を決定する。
【００６４】
図１に示すように、第２の部材４１の一面４１ｉには、マイクロチャネル４１ｃに連通された第１の孔部４１ａ、第２の孔部４１ｂが形成されている。しかし、第１の孔部４１ａの数は１つに限られるものではない。また、第１の孔部４１ａ、第２の孔部４１ｂは一面４１ｉに形成されているが、これに限られるものではなく、別の面に形成してもよい。
【００６５】
マイクロチャネル４１ｃ内には、近接場光２次元アレイ５０が配置されている。近接場光２次元アレイ５０は、マイクロチャネル４１ｃの内壁面であって、第１の部材５１の一面５１ａに形成された導電層６と、導電層６の一面６ａに化学結合により固定化された固定化層２と、固定化層２の一面２ａに化学結合により固定化された金属ナノ粒子配列３とから構成されている。
【００６６】
図１及び図３に示すように、第１の部材５１の一面５１ａ上に導電層６、固定化層２、金属ナノ粒子４が配列されてなる金属ナノ粒子配列３が積層されている。
【００６７】
金属ナノ粒子配列３は、等間隔となるように配列された金属ナノ粒子４から構成されている。金属ナノ粒子４は、その表面に備えられた修飾部５により互いに接合されている。規則的に配列された金属ナノ粒子配列３は、近接場光２次元アレイ５０としての効果を発現する。
【００６８】
第１の部材５１の材料は、サファイア基板や石英基板、ガラス基板などが好ましい。これらの材料は、その表面上に近接場光２次元アレイを高被覆率かつ高密度に作製できるとともに、第２の部材４１と接着性高く接合できるためである。
【００６９】
図４は、金属ナノ粒子配列３の一例を示す拡大平面図である。金属ナノ粒子４からの近接場光ＮＦも概念的に示している。
【００７０】
図４に示すように、金属ナノ粒子配列３は、固定化層２全面で統一された配列とされている。また、近接場光ＮＦは、各金属ナノ粒子４の周りに規則的に形成されるので、近接場光を面内で均一に発生できる。
【００７１】
より具体的には、適切な波長分布を持つ光を１〜１００ｎｍの大きさの金属ナノ粒子からなる金属ナノ粒子配列に照射することにより、金属ナノ粒子を散乱体として、その表面に近接場光ＮＦが発生する。
【００７２】
近接場光ＮＦの大きさは金属ナノ粒子の直径程度であることが知られている。
【００７３】
なお、金属ナノ粒子配列３は、このように理想的な配列に限られるものではない。
【００７４】
図５は、金属ナノ粒子配列３の別の一例を示す拡大図である。このように、統一された金属ナノ粒子配列３からなる領域であるドメイン部８が、複数存在する形態としてもよい。このような形態としても、金属ナノ粒子４は固定化層２に強固に接合されているとともに、金属ナノ粒子４により被覆されていない領域を小さくして、被覆率は高くすることができる。
【００７５】
図６は、金属ナノ粒子配列３をより拡大した図であって、図６（ａ）は図４のＥ部の拡大図であって、図６（ｂ）は図４のＦ−Ｆ’線における断面図である。
【００７６】
図６に示すように、粒径Ｆｍの金属ナノ粒子４が修飾部５を介して、分子間相互作用により、互いに接続されている。これにより、金属ナノ粒子４の間の距離Ｇｍ及び隣接する金属ナノ粒子４の中心Ｏの距離Ｌｍがほぼ一定とされるとともに、金属ナノ粒子４同士を強固に接合することができる。なお、固定化層の厚さＧｓ及び金属ナノ粒子４の中心Ｏから導電層６の一面６ａまでの距離Ｌｓもほぼ一定とされている。
【００７７】
図６に示すように、金属ナノ粒子４から発生する近接場光は、金属ナノ粒子４の周りに等方的に発生し、近接場光ＮＦを形成する。
【００７８】
金属ナノ粒子４は等間隔で近接して配列されているので、隣接する金属ナノ粒子４の間には、近接場光が約２倍に強められた領域ＮＦＯ２が形成される。
【００７９】
また、３つの隣接する金属ナノ粒子４で囲まれる領域には、近接場光が約３倍に強められた領域ＮＦＯ３が形成される。
【００８０】
より具体的には、金属ナノ粒子４には局在表面プラズモンが発生し、外部光源の光電場と共鳴して局在表面プラズモン共鳴状態の近接場光源を発生する。
【００８１】
金属ナノ粒子配列３中の金属ナノ粒子４間の電磁的な相互作用により、局在表面プラズモン共鳴周波数がレッドシフトし、金属ナノ粒子４の大きさと金属ナノ粒子４間間隙距離の大きさを変えることにより局在表面プラズモン共鳴周波数を制御できる。なお、この事は隣接する金属ナノ粒子４間で、強い電場増強場が発生することも意味している。
【００８２】
図７は、図６に示した金属ナノ粒子配列３をより具体的に示した拡大図である。
【００８３】
金属ナノ粒子４としてＡｕを用い、修飾部５としてアルカンチオールを用い、固定化層２として１，６−ヘキサンジチオールを用いている。また、導電層６の他面側には絶縁性基板が配置されている。絶縁性基板は、第１の部材５１として用いてもよく、第１の部材５１と導電層６との間の部材としてもよい。
【００８４】
アルカンチオール及び１，６−ヘキサンジチオールのアルキル鎖の長さを制御することにより、金属ナノ粒子４の間の距離Ｇｍ及び導電層６の一面からの距離Ｌｓなどを制御できる構成とされている。
【００８５】
なお、図７に示すように、導電層６の下に絶縁性基板からなる第１の部材５１を配置してもよい。絶縁性基板として、平坦基板を用いることにより、金属ナノ粒子配列を制御よく形成できる。また、平坦基板を用いることにより、マイクロチャネル構造体の取り扱いが容易となる。平坦基板としては、平坦性の良いサファイア基板や石英基板などを幅広く選択できる。
【００８６】
次に、金属ナノ粒子配列３の製造方法を説明する。
【００８７】
金属ナノ粒子配列の製造方法は、金属ナノ粒子４を溶媒に分散して反応液を調整した後、前記反応液を液槽に満たしてから、２つの電極部を前記反応液に完全に浸漬させるように前記液槽の内部に対向配置させる第１工程と、２つの電極部に配線を介して接続した電源部から、前記２つの電極部に電圧を印加することにより、前記金属ナノ粒子を電界移動させて、前記２つの電極部のうちの一の電極部の一面に有機ナノ粒子配列を形成する第２工程と、を有する。
【００８８】
図８は、金属ナノ粒子配列３の製造方法の一例を示す工程図である。
【００８９】
図８（ａ）は、第１工程の終了時点の工程断面図であって、金属ナノ粒子４を溶媒２１に分散して反応液２２を調整した後、反応液２２を液槽２３に満たしてから、２つの電極部２５、２６を反応液２２に完全に浸漬させるように液槽２３の内部に対向配置させた時点を示す図である。
【００９０】
溶媒２１としては揮発性溶媒を用いる。また、金属ナノ粒子４は予め有機分子からなる修飾部５により覆った状態としている。
【００９１】
一の電極部２５には、固定化層２を形成した基板１を用いている。基板１としては導電性基板を用い、固定化層２を他方の電極部２６に向けて配置している。
【００９２】
２つの電極部２５、２６を反応液２２に完全に浸漬させるような位置に、反応液２２の液面２２ａが設定されている。
【００９３】
揮発性溶媒２１は、水、アルコール類、ケトン類、エステル類、ハロゲン系溶媒、脂肪族炭化水素類、または芳香族炭化水素類、あるいはそれらの混合物のいずれかであることが好ましい。金属ナノ粒子４の組織構造形成における速度論的および熱力学的パラメータを制御することが可能となり、金属ナノ粒子４の移動を促進あるいは抑制することが可能となる。また揮発性溶媒２１の蒸発速度を制御することと、固定化層２への親水性や疎水性の制御も可能となる。
【００９４】
揮発性溶媒２１が、無機塩、有機塩、あるいはその両方を含むことが好ましい。金属ナノ粒子の電気泳動における電界から受ける力を制御することができる。
【００９５】
第２工程は、電源２８から２つの電極部２５、２６に電圧を印加して反応液２２に直流を流しながら、反応液２２の溶媒２１を揮発させる工程である。
【００９６】
反応液２２に直流を流すと、反応液２２中の金属ナノ粒子４は帯電しているので、電界移動を始め、いずれか一方の電極部に集まり始める。
【００９７】
例えば、マイナスに帯電した金属ナノ粒子４を用いた場合には、その逆のプラスの電位であるアノード電極に集まる。そのため、アノード電極として一の電極部２５を用いれば、一の電極部２５上に金属ナノ粒子４が集まる。
【００９８】
このように、金属ナノ粒子配列を形成させる基板（導電性基板）１をアノード電極とするか、カソード電極にするかは、金属ナノ粒子４の帯電電位により決定する。
【００９９】
金属ナノ粒子４は、電界×移動距離×帯電価数からなるイオンエネルギーを持つ。このイオンエネルギーにより、金属ナノ粒子４は、エネルギー障壁を超えて基板（導電性基板）１に化学吸着する。このイオンエネルギーが無ければ、エネルギー障壁を超えて化学吸着をすることができず、物理吸着に留まる。
【０１００】
図８（ｂ）は、第２工程の途中時点の工程断面図である。
【０１０１】
電圧を印加している途中、液面２２ａより蓋部２４側の空間は、蓋部２４の孔部２４ｃを通して外部と繋がっているので、孔部２４ｃを介して揮発性溶媒が蒸発する。
【０１０２】
これにより、反応液２２の液面２２ａが若干降下して、基板（導電性基板）１の蓋部２４側を液面２２ａから露出させる。
【０１０３】
液面２２ａの低下とともに、反応液２２の液面２２ａが接している基板（導電性基板）１上の固定化層２の表面部分（気液界面部２９）の位置も低下する。
【０１０４】
気液界面部２９近傍では、金属ナノ粒子４の濃度が飽和に達し、過飽和状態での金属ナノ粒子４の２次元配列の核形成が生じる。金属ナノ粒子４の２次元配列の核形成速度が、反応液２２の揮発性溶媒２１の蒸発速度より早いと、金属ナノ粒子配列３の被覆率を１００％に近い状態にすることができる。これにより、露出された基板（導電性基板）１上の固定化層２上に、金属ナノ粒子配列３を被覆率高く形成することができる。
【０１０５】
揮発性溶媒の揮発速度は、孔部２４ｃの開口径ｄと長さ及び揮発性溶媒の蒸気の粘性で決まる流体力学的な抵抗（粘性×長さ／開口径）を調整することにより制御することができる。これにより、液面２２ａの下降速度を制御できる。
【０１０６】
固定化層２への金属ナノ粒子４の化学吸着は、金属ナノ粒子４の２次元配列の核形成と同時に生じることになる。
【０１０７】
前記イオンエネルギーが大き過ぎなければ、化学吸着を起こす前に、核形成に必要なエネルギー的に安定な物理位置に出会うだけの時間が十分にあることになり、化学吸着と２次元配列化は両立することができる。
【０１０８】
図８（ｃ）は、第２工程の終了時点の工程断面図である。基板（導電性基板）１は完全に液面２２ａの上に出て、基板（導電性基板）１上の固定化層２上に有機ナノ粒子配列３が形成されている。
【０１０９】
被覆率が高く、金属ナノ粒子４が固定化層２に強固に接合した有機ナノ粒子配列３が形成される。
【０１１０】
更に、第２工程が終了した後に、基板（導電性基板）１上の固定化層２上のナノ粒子配列３を５５℃程度でアニールしてもよい。これにより、金属ナノ粒子４と固定化層２との化学結合をより強固にすることができる。
【０１１１】
その後、基板（導電性基板）１の表面を流水洗浄や適当な溶媒中で超音波洗浄することにより、基板（導電性基板）１と化学結合していない金属ナノ粒子４を除去することができる。
【０１１２】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、マイクロチャネル４１ｃが設けられた構造体９５と、マイクロチャネル４１ｃ内に配置された近接場光の面内発光が可能な近接場光２次元アレイ５０と、を有する近接場光マイクロチャネル構造体であって、近接場光２次元アレイ５０が、マイクロチャネル４１ｃの内壁面に形成された導電層６と、導電層６の一面６ａに化学結合により固定化された固定化層２と、固定化層２の一面２ａに化学結合により固定化された金属ナノ粒子配列３とからなり、金属ナノ粒子配列３は、等間隔となるように配列され、その表面に備えられた修飾部５により互いに接合された複数の金属ナノ粒子４からなる構成なので、導電層６、固定化層２により、マイクロチャネル４１ｃ内の壁面に金属ナノ粒子４が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１３】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、構造体９５が、第１の部材５１と、第１の部材５１の一面５１ａ側に積層された第２の部材４１と、を有しており、第１の部材５１と前記第２の部材４１との間にマイクロチャネル４１ｃが設けられている構成なので、導電層６、固定化層２により、マイクロチャネル４１ｃ内の壁面に金属ナノ粒子４が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を容易に形成することができる。
【０１１４】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、金属ナノ粒子４の間隔が１〜１０ｎｍである構成なので、近接場光による光化学反応の効率を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１５】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、金属ナノ粒子４の粒径が１〜１００ｎｍである構成なので、近接場光による光化学反応の効率を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１６】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、金属ナノ粒子４が金からなる構成なので、近接場光による光化学反応の効率を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１７】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、修飾部５がチオール基を有する有機分子であり、前記チオール基が前記金属ナノ粒子に接合されている構成なので、金属ナノ粒子４間の結合強度を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１８】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、修飾部５の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有している構成なので、金属ナノ粒子４間の結合強度を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１１９】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、固定化層２が少なくとも２つのチオール基を有する有機分子からなり、固定化層２の一面２ａ側と他面側にそれぞれ少なくとも１つのチオール基が配置されており、他面側のチオール基が導電層６に接合されている構成なので、金属ナノ粒子４と導電層６との間の結合強度を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１２０】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、固定化層２の有機分子が６以上２０以下の炭素を備えたアルキル鎖を有している構成なので、金属ナノ粒子４と導電層６との間の結合強度を向上させた近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を提供することができる。
【０１２１】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、表面に、マイクロチャネル４１ｃに連通された第１の孔部４１ａが設けられている構成なので、第１の孔部４１ａを注入孔として用いることにより、マイクロチャネル４１ｃ内に効率よく反応溶液を注入させることができる。
【０１２２】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、表面に、マイクロチャネル４１ｃに連通された第２の孔部４１ｂが設けられている構成なので、第２の孔部４１ｂを排出孔として用いることにより、マイクロチャネル４１ｃ内から効率よく反応溶液を排出させることができる。
（本発明の第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体を説明する。
【０１２３】
図９は、本発明の第２の実施形態である近接場光マイクロリアクター７１の一例を示す図であって、図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は縦断面図である。
【０１２４】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施形態である近接場光マイクロリアクター７１は、本発明の第１の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１と、反応溶液供給部８１と、ポンプ部８３と、光源８２とから概略構成されている。
【０１２５】
第２の部材４１の一面４１ｉには、マイクロチャネル４１ｃに連通された第１の孔部４１ａと第２の孔部４１ｂが設けられている。
【０１２６】
第１の孔部４１ａは、連結管８４を介して反応溶液供給部８１に接続されている。反応溶液供給部８１としては反応溶液を満たした薬剤瓶等を用いる。
【０１２７】
また、第２の孔部４１ｂは、連結管８５を介してポンプ部８３に接続されている。ポンプ部８３としては、シリンジポンプ等を用いる。
【０１２８】
ポンプ部８３を操作して、矢印Ｚの方向（流路方向）に、反応溶液を流通させることができる構成とされている。
【０１２９】
第２の部材４１の一面４１ｉ側には、光源８２が配置されている。矢印ＬＳＲの方向（照射方向）に光源８２の光が放射され、近接場光２次元アレイ５０に所定の光を照射できる構成とされている。所定の光としては、近接場光２次元アレイ５０に局在プラズモン吸収帯に相当する波長分布を持つ光を用いる。
【０１３０】
照射方向ＬＳＲは、固定化層２の一面２ａと略垂直方向とされている。これにより、金属ナノ粒子配列３に均一に光を照射できる。しかし、照射方向ＬＳＲはこれに限られるものではなく、金属ナノ粒子配列３に光照射できればよく、例えば、斜め方向から照射してもよい。また、近接場光２次元アレイ５０の導電層６が、ＩＴＯ基板等の透明電極材料で構成されている場合には、裏面から照射しても良い。
【０１３１】
本発明の実施形態である近接場光マイクロリアクター７１は、近接場光マイクロチャネル構造体６１と、マイクロチャネル４１ｃに反応溶液を供給可能な反応溶液供給部８１と、マイクロチャネル４１ｃから反応溶液を吸引可能なポンプ部８３と、マイクロチャネル４１ｃ内の近接場光２次元アレイ５０に光照射可能な光源８２と、を有する構成なので、導電層６、固定化層２により、マイクロチャネル４１ｃ内の壁面に金属ナノ粒子４が強固に接合されてなる近接場光２次元アレイ５０を備えた近接場光マイクロチャネル構造体を有する近接場光マイクロリアクター７１を提供することができる。
【０１３２】
本発明の実施形態である近接場光マイクロリアクター７１は、反応溶液供給部８１が、第１の孔部４１ａに接続されている構成なので、マイクロチャネル４１ｃ内に反応溶液を効率よく供給できる。
【０１３３】
本発明の実施形態である近接場光マイクロリアクター７１は、ポンプ部８３が、第２の孔部４１ｂに接続されている構成なので、マイクロチャネル４１ｃ内から反応溶液を効率よく吸引できる。
（本発明の第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態である近接場光マイクロチャネルを説明する。
【０１３４】
図１０は、本発明の第３の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体を説明する図であって、第２の部材の別の一例を示す平面図である。
【０１３５】
本発明の第３の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体は、図１０に示す第２の部材を用いた他は本発明の第１の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体と同様の構成とされている。
【０１３６】
図１０に示すように、本発明の第３の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の第２の部材４２は、開口径ｎの第１の孔部４２ａと、開口径ｎの第２の孔部４２ｂとの間に、マイクロチャネル４２ｃ１〜４２ｃ９までの９つのマイクロチャネルを有している。
【０１３７】
マイクロチャネル４２ｃ１〜４２ｃ９は複数の屈曲部４２ｊを有している。これにより、縦ｌ×横ｍの一定面積内のマイクロチャネル長を長くすることができ、光化学反応の効率を高めることができる。
【０１３８】
また、マルチチャネルとしているので、同様に光化学反応の効率を高めることができる。
【０１３９】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、マイクロチャネル４１ｃが屈曲部４２ｊを有して形成されている構成なので、一定面積内のマイクロチャネル長を長くすることができ、光化学反応の効率を高めることができる。
【０１４０】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６１は、複数のマイクロチャネル４２ｃ１〜４２ｃ９が設けられている構成なので、一定面積内のマイクロチャネル長を長くすることができ、光化学反応の効率を高めることができる。
（本発明の第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態である近接場光マイクロリアクターを説明する。
【０１４１】
図１１は、本発明の第４の実施形態である近接場光マイクロリアクターを説明する図であって、図１１（ａ）は部分断面斜視図であり、図１１（ｂ）はその近接場光マイクロリアクターに用いられる近接場光マイクロチャネル構造体の縦断面図である。
【０１４２】
図１１に示すように、本発明の第４の実施形態である近接場光マイクロチャネル６３は、第１の部材５３にマイクロチャネル４３ｃに連通する第３の孔部５３ｃ、５３ｄが設けられていること、第３の孔部５３ｃ、５３ｄが、第１の部材５３の他面５３ｂに積層された第３の部材９３と第１の部材５３との間に設けられた別のマイクロチャネル９３ｃに連通されていること、及び別のマイクロチャネル９３ｃに連通された孔部５３ｅ、４３ｂが第１の部材５３、第２の部材４３に設けられている他は第１の実施液体の近接場光マイクロチャネルと同様な構成とされている。
【０１４３】
第１の基板５３に２つの第３の孔部５３ｃ、５３ｄを設けることにより、マイクロチャネル４３ｃ内を流通する反応溶液の流れを早くすることができるとともに、流れの向きを近接場光２次元アレイ５０への接触面積を向上させ、光反応効率を向上させることができる。
【０１４４】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６３は、第１の部材５３に前記マイクロチャネル４３ｃに連通する第３の孔部５３ｃ、５３ｄが設けられている構成なので、マイクロチャネル４３ｃ内を流通する反応溶液の流れを早くすることができるとともに、流れの向きを近接場光２次元アレイ５０への接触面積を向上させ、光反応効率を向上させることができる。
【０１４５】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６３は、表面に、別のマイクロチャネル９３ｃに連通する第４の孔部４３ｂが設けられている構成なので、マイクロチャネル４３ｃ内を流通する反応溶液の流れを早くすることができるとともに、流れの向きを近接場光２次元アレイ５０への接触面積を向上させ、光反応効率を向上させることができる。
【０１４６】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６３は、第３の孔部５３ｃ、５３ｄが、第１の部材５３の他面５３ｂに積層された第３の部材９３と第１の部材５３との間に設けられた別のマイクロチャネル９３ｃに連通されている構成なので、マイクロチャネル４３ｃ内を流通する反応溶液を別のマイクロチャネル９３ｃに連通させて、反応溶液の流れを早くして、光反応効率を向上させることができる。
（本発明の第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体を説明する。
【０１４７】
図１２は、本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の別の一例を示す図であって、図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）は平面図であり、図１２（ｃ）は縦断面図である。
【０１４８】
図１２に示すように、本発明の第５の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６４は、第２の部材４４の一面４４ｉに第１の孔部４４ａ１、４４ａ２、４４ａ３及び第２の孔部４４ｂが設けられており、第１の孔部４４ａ１と第２の孔部４４ｂとを直線状に結ぶ第１のマイクロチャネル４４ｃ１と、第１のマイクロチャネル４４ｃ１から分岐された分岐マイクロチャネル４４ｃ２、４４ｃ３とから構成されている他は本発明の第１の実施形態の近接場光マイクロチャネル構造体と同様の構成とされている。
【０１４９】
図１２に示すように、分岐マイクロチャネル４４ｃ２、４４ｃ３はそれぞれ、第１の連結部４４ｄ１、第２の連結部４４ｄ２で第１のマイクロチャネル４４ｃ１に連結されている。
【０１５０】
また、近接場光２次元アレイ５０は、第２の孔部４４ｂと、第２の連結部４４ｄ２との間に配置されている。
【０１５１】
上記構成とすることにより、第１の孔部４４ａ１、４４ａ２、４４ａ３を溶液注入部として用い、第２の孔部４４ｂを溶液排出部として用いて、光照射では無い化学反応と、光化学反応を組み合わせたマイクロリアクターに応用することができる。
【０１５２】
例えば、第１の孔部４４ａ１、４４ａ２から化学反応の始物質２種類を適切な溶媒に溶かして注入して、第１の連結部４４ｄ１で（光照射では無い）化学反応をさせて第１の反応溶液を形成する。
【０１５３】
次に、第１の孔部４４ａ３から別の種類の化学反応の始物質を適切な溶媒に溶かした第２の反応溶液を注入する。これにより、第１の反応溶液と第２の反応溶液を、近接場光２次元アレイ５０上に通過させることができる。
【０１５４】
次に、近接場光２次元アレイ５０に光照射して、近接場光２次元アレイから近接場光を発光させる。これにより、第１の反応溶液と第２の反応溶液の光化学反応をさせることができる。
【０１５５】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６４は、近接場光マイクロチャネル構造体５４の表面に、第１の孔部４４ａ１、４４ａ２、４４ａ３が設けられており、前記マイクロチャネル４４ｃが、第１の孔部４４ａ１と第２の孔部４４ｂとを直線状に結ぶ第１のマイクロチャネル４４ｃ１と、第１のマイクロチャネル４４ｃ１から分岐された分岐マイクロチャネル４４ｃ２、４４ｃ３とからなる構成なので、異なる２段階の化学反応をさせることができる。
【０１５６】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６４は、分岐マイクロチャネル４４ｃ２、４４ｃ３が形成されており、第１のマイクロチャネル４４ｃ１で、連結部４４ｄ１、４４ｄ２よりも第２の孔部４４ｂ側に近接場光２次元アレイ５０が配置されている構成なので、まず、２つの反応溶液を混合して、光照射では無い化学反応させた後、別の反応溶液との近接場光による光化学反応をさせることができる。
（本発明の第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体を説明する。
【０１５７】
図１３は、本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体の別の一例を示す図であって、図１３（ａ）は斜視図であり、図１３（ｂ）は平面図であり、図１３（ｃ）は縦断面図である。
【０１５８】
図１３に示すように、本発明の第６の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６５は、近接場光２次元アレイ５０が、第１の連結部４４ｄ１と、第２の連結部４４ｄ２との間に配置されている他は本発明の第５の実施形態の近接場光マイクロチャネル構造体と同様の構成とされている。
【０１５９】
上記構成とすることにより、本発明の第５の実施形態で示した化学反応と逆の化学反応、つまり、最初に、光化学反応を行い、次に光照射では無い化学反応を行うマイクロリアクターとして応用することができる。
【０１６０】
例えば、第１の孔部４４ａ１、４４ａ２から化学反応の始物質２種類を適切な溶媒に溶かして注入して、第１の連結部４４ｄ１で混合して第３の反応溶液を形成する。
【０１６１】
次に、近接場光２次元アレイ５０に光照射して、近接場光２次元アレイから近接場光を発光させて、第３の反応溶液の光化学反応をさせる。
【０１６２】
次に、第１の孔部４４ａ３から別の種類の化学反応の始物質を適切な溶媒に溶かした第２の反応溶液を注入する。これにより、第３の反応溶液と第２の反応溶液を混合して、光照射では無い化学反応をさせることができる。
【０１６３】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体６５は、分岐マイクロチャネル４４ａ２、４４ａ３が形成されており、第１のマイクロチャネル４４ｃ１で、隣接する分岐マイクロチャネル４４ａ２、４４ａ３の連結部４４ｄ１、４４ｄ２の間に近接場光２次元アレイ５０が配置されている構成なので、まず、２つの反応溶液を混合した反応溶液を、近接場光による光化学反応をさせた後、別の反応溶液と光照射では無い化学反応させることができる。
【０１６４】
本発明の実施形態である近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【０１６５】
（実施例１）
＜反応液調整＞
まず、粒径約９ｎｍの金ナノ粒子を予めヘキサンチオールによって修飾した。【０１６６】
次に、ヘキサンチオールによって修飾した金ナノ粒子を濃度５．７×１０１３／ｍｌでｎ−ヘキサンからなる揮発性溶媒中に分散させて、反応液を調整した。
＜基板作製＞
また、金薄膜を設けたガラス基板（基板の大きさ１５ｍｍ×１５ｍｍ）を用いて、金薄膜の一面を１，６−ヘキサンジチオールによって修飾して、固定化層を形成した。
＜金ナノ粒子２次元アレイを作製工程＞
まず、粒子固定化装置の液槽に前記反応液を満たした。【０１６７】
次に、反応液中に炭素電極からなるアノード電極と、固定化層及び金薄膜（導電層）を形成したガラス基板からなるカソード電極を浸漬した。【０１６８】
アノード電極とカソード電極は互いに電極面が対向するように配置し、電極面の間の距離は１．２ｍｍとした。【０１６９】
次に、液槽の上部の開口部を蓋部により封じた。【０１７０】
次に、蓋部の孔部の開口径を調整することにより、反応液の液面の低下速度を、常温常圧（１気圧、２５℃）で４ｍｍ／時間とした。【０１７１】
同時に、電源を制御して、アノード電極とカソード電極の間に１Ｖの電圧を印加した。【０１７２】
電極を反応液から完全に露出させるまで反応液を揮発させた段階で、カソード電極を取り出した。カソード電極の固定化層上に金属ナノ粒子配列が形成されているのを目視確認した。【０１７３】
次に、金薄膜表面を４０−６０℃でアニールした。【０１７４】
次に、金薄膜表面を流水洗浄し、更に、ヘキサン溶媒中で超音波洗浄（２４．８ｋＨｚ、１分）した。【０１７５】
これにより、基板上に、固定化層及び金薄膜を介して、金属ナノ粒子配列が形成されてなる金属ナノ粒子配列構造体（１０Ｈｅｘ）を形成した。
（実施例２）
ヘキサンチオール分子の代わりに、ドデカンチオール（ＤＯＤ）を用いた他は実施例１と同様にして、金属ナノ粒子配列構造体（１０Ｄｏｄ）を形成した。
（実施例３）
ヘキサンチオール分子の代わりに、ヘキサデカンチオール（ＨＥＸＤ）を用いた他は実施例１と同様にして、金属ナノ粒子配列構造体（１０Ｈｅｘｄ）を形成した。
（実施例４）
粒径Ｆｍが２９〜３０ｎｍの金属ナノ粒子を用いた他は実施例２と同様にして、金属ナノ粒子配列構造体（３０Ｄｏｄ）を形成した。
（比較例１）
ガラス基板（基板の大きさ１５ｍｍ×１５ｍｍ）上に金からなる導電性薄膜（以下、金薄膜）を形成した後、金薄膜の表面を１，６ヘキサンジチオールによって修飾して、固定化層を形成した。【０１７６】
次に、ＨＥＸで修飾した金ナノ粒子を用い、固定化層及び金薄膜を形成したガラス基板の固定化層上に、公知のラングミュア手法により、金属ナノ粒子配列構造体を形成した。
＜ＳＥＭ観察＞
実施例１〜３の金属ナノ粒子配列構造体についてＳＥＭ観察を行った。【０１７７】
図１４は、実施例１の金属ナノ粒子配列構造体のＳＥＭ像である。金ナノ粒子の粒径Ｆｍは９ｎｍ、粒子間距離Ｌｍは１０．６ｎｍ、粒子間間隙距離Ｇｍは１．６ｎｍであった。【０１７８】
図１５は、実施例２の金属ナノ粒子配列構造体のＳＥＭ像である。金ナノ粒子の粒径Ｆｍは９ｎｍ、粒子間距離Ｌｍは１１．４ｎｍ、粒子間間隙距離Ｇｍは２．４ｎｍであった。【０１７９】
また、金ナノ粒子を用いた金属ナノ粒子配列の被覆率は、９０％以上になった。基板の大きさ１５ｍｍ×１５ｍｍのほぼ全域に亘ってこの被覆率が達成された。【０１８０】
図１６は、実施例３の金属ナノ粒子配列構造体のＳＥＭ像である。金ナノ粒子の粒径Ｆｍは９ｎｍ、粒子間距離Ｌｍは１１．９ｎｍ、粒子間間隙距離Ｇｍは２．９ｎｍであった。何れも最近接では六方最密充填構造をとっていた。
＜小角散乱スペクトルの測定＞
次に、小角散乱スペクトルの測定を行った。粒子間距離はＳＥＭ観察より小角散乱による測定の方の精度が良い。【０１８１】
図１７は、実施例１〜３の金属ナノ粒子配列構造体の小角散乱スペクトルの測定結果である。図１７に示した測定結果より、ヘキサンチオール分子、ドデカンチオール分子、ヘキサデカンチオール分子を用いた場合、粒子間距離はそれぞれ１０．８ｎｍ、１１．０ｎｍ、１１．８ｎｍとなった。この結果はアルカン分子の長さが長くなると、粒子間距離が長くなることを示した。【０１８２】
これは、金ナノ粒子の粒子間距離Ｇｍが、修飾分子の選択によって制御できることを意味し、特にアルカンチオール分子の炭素数と粒子間距離Ｇｍが比例することを実証している。
＜消光スペクトルの測定＞
次に、実施例１〜３の金属ナノ粒子配列構造体について消光スペクトルの測定を行った。【０１８３】
図１８は、実施例１〜３の金属ナノ粒子配列の消光スペクトルであり、図１９は、実施例２と実施例４の金属ナノ粒子配列の消光スペクトルである。【０１８４】
ここで、消光スペクトルピークは、金ナノ粒子配列を構成する金ナノ粒子を散乱体とする局所プラズモン共鳴の周波数を示す。【０１８５】
図１８に示すように、金ナノ粒子の粒径Ｆｍを１０ｎｍに固定した場合、修飾分子をヘキサンチオール分子、ドデカンチオール分子、ヘキサデカンチオール分子と変化させると、消光スペクトルピーク（局所プラズモン共鳴の周波数）は６３０ｎｍから５９９ｎｍへと変化した。これは、修飾分子の大きさを変えて、局所プラズモン共鳴の周波数を制御することができることを示した。【０１８６】
また、図１９に示すように、修飾分子をドデカンチオール分子に固定し、金ナノ粒子の粒径Ｆｍを１０ｎｍから３０ｎｍと変化させると、消光スペクトルピーク（局所プラズモン共鳴の周波数）は５９９ｎｍから８８０ｎｍへ変化と変化した。【０１８７】
以上の結果から、局所プラズモン共鳴の周波数は、金ナノ粒子の粒子間間隙距離Ｇｍと、金ナノ粒子の粒径Ｆｍによって決まることが分かった。
これらの依存性は、非特許文献２１でも示唆されており、本実施例によって簡単に実施できるようになった。
＜機械的強度（化学結合強度）の測定＞
また、導電性基板への化学結合による、金ナノ粒子と導電性基板（ガラス基板上の金薄膜）との間の機械的強度を、ヘキサン溶媒中の超音波洗浄（２４．８ｋＨｚ、５分）により確かめた。【０１８８】
比較例１の金属ナノ粒子配列構造体は、１８％しか残留しなかった。一方、実施例１の金属ナノ粒子配列構造体は、７１％残留した。【０１８９】
機械的強度の測定結果は、金属ナノ粒子配列が固定化層を介して導電性基板に化学的に結合していることを示し、ヘキサン溶媒中の超音波洗浄でも機械的強度を維持する耐性の効果を持つことを実証した。【０１９０】
この機械的強度は、マイクロリアクター流路中に設ける金属ナノ粒子配列にとって技術的に重要な点である。
＜近接場光マイクロチャネル構造体の作製＞
（実施例５）
次に、実施例２の金属ナノ粒子配列構造体を用いて、実施例５の近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。【０１９１】
まず、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる透明基板を用意した。【０１９２】
次に、インプリント法により、前記透明基板の一面に幅１ｍｍ×高さ５０μｍ×長さ５ｍｍの大きさのマイクロチャネル用凹部を形成するとともに、前記透明基板の他面と前記マイクロチャネルとを連通させる２つの孔部を作製した。【０１９３】
次に、金属ナノ粒子配列が前記マイクロチャネル用凹部内に配置されるように、実施例１の金属ナノ粒子構造体のガラス基板と前記透明基板と接合した後、これらを機械的に固定して、実施例５の近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。
＜近接場光マイクロリアクターの作製＞
（実施例６）
次に、実施例５の近接場光マイクロチャネル構造体を用いて、近接場光マイクロリアクターを作製した。【０１９４】
まず、接着剤により、透明基板に設けられた２つの孔部にそれぞれシリコン製パイプを接続した。【０１９５】
次に、一方のシリコン製パイプに薬品瓶を接続するとともに、他方のシリコン製パイプにシリンジポンプを接続した。【０１９６】
次に、近接場光２次元アレイに光照射するように光源を配置した。【０１９７】
以上により、実施例６の近接場光マイクロリアクターを作製した。
＜近接場光マイクロリアクター内の光化学反応の確認＞
次に、近接場光マイクロリアクターを用いて、光化学反応の確認を行った。【０１９８】
材料としては、ヘキサフルオロジアリールエテンを用いた。【０１９９】
図２０は、ヘキサフルオロジアリールエテンの光化学反応を示す図である。【０２００】
図２０に示すように、閉状態のヘキサフルオロジアリールエテン（以下、ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥ）は通常４００−７００ｎｍの可視光が照射されると光化学反応して、開状態のヘキサフルオロジアリールエテン（以下、ｏｐｅｎ−ＨＦＤＥ）へ変化する。また、ｏｐｅｎ−ＨＦＤＥは、通常４００ｎｍ以下の紫外光が照射されると光化学反応して、ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥへ変化する。【０２０１】
まず、実施例６の近接場光マイクロリアクターの薬品瓶に、ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥを  溶媒に分散させた溶液を入れた。【０２０２】
次に、近接場光２次元アレイに、光源より、図２１の３０Ｄｏｄ−ＳＡＭに示した波長分布の光を照射した。【０２０３】
同時に、シリンジポンプで吸い込みを行った。流速は約０．０６ｍＬ／ｍｉｎとした。【０２０４】
次に、シリンジポンプの溶液の分析を行い、溶液に含まれる化学物質を特定した。【０２０５】
図２１はＮＭＲスペクトルを示す図であり、図２１（ａ）はｏｐｅｎ−ＨＦＤＥのＮＭＲスペクトルであり、図２１（ｂ）は光照射前の溶液中の反応物（ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥ）のＮＭＲスペクトルであり、図２１（ｃ）は光照射後の溶液中の生成物のＮＭＲスペクトルである。【０２０６】
ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥの９０．２％がｏｐｅｎ−ＨＦＤＥへ転換していた。【０２０７】
図２２は、ヘキサフルオロジアリールエテン（ＨＦＤＥ）の吸収スペクトルであって、図２２（ａ）は、ｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥの吸収スペクトルであり、図２２（ｂ）はｏｐｅｎ―ＨＦＤＥの吸収スペクトルであり、図２２（ｃ）は粒径３０ｎｍの金ナノ粒子を自己組織化したアレイ（以下、３０Ｄｏｄ−ＳＡＭ）の吸収スペクトル（消光スペクトル）であり、図２２（ｄ）は２光子励起が起きた際の近接場光のスペクトル（以下、ＴＰＡ  ｗｉｔｈ  ３０Ｄｏｄ−ＳＡＭ）である。【０２０８】
ここで、３０Ｄｏｄ−ＳＡＭに照射した光の波長域（７４０〜１０５０ｎｍ）を１Ｌで示している。また、１Ｌの波長域の光照射によって２光子励起が起きた際の近接場光の波長域（３８０〜５３０ｎｍ）２Ｌで示している。【０２０９】
図２２に示すように、２光子励起波長に基づく近接場光の照射領域とｃｌｏｓｅ−ＨＦＤＥの吸収波長が４５０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域で重なることから、２光子反応は金ナノ粒子２次元配列で発生した強い近接場光により起きたと考えられる。【０２１０】
これにより、実施例６の近接場光マイクロリアクター内で、近接場光による光化学反応が効率的に行われたことを実証した。
（実施例７）
次に、図１０に示す近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。【０２１１】
透明基板としてはＰＤＭＳを用いた。インプリント法により、マイクロチャネル及び孔部の長さ及び大きさを変えて形成した。図２３に、作製したマイクロチャネルの条件を示した。【０２１２】
次に、実施例１と同様にして平坦なガラス基板上に近接場光２次元アレイを形成した。【０２１３】
次に、近接場光２次元アレイを形成したガラス基板を、前記透明基板に接合して、近接場光マイクロチャネル構造体を形成し、これを用いて、実施例６と同様にして、近接場光マイクロリアクターを形成した。
（実施例８）
次に、図１１に示す近接場光マイクロリアクターを作製した。【０２１４】
まず、透明基板してはＰＤＭＳを用い、インプリント法により、マイクロチャネル及び孔部を形成した。【０２１５】
次に、ＰＤＭＳ基板に、インプリント法により孔部を形成した後、一面に金薄膜を形成した後、固定化層を形成し、実施例１と同様にして、金属ナノ粒子配列を形成して、近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。【０２１６】
次に、透明基板としてはＰＤＭＳを用い、インプリント法により、マイクロチャネルを形成した。【０２１７】
次に、マイクロチャネルと孔部が連通されるように、これらの基板を接合した。【０２１８】
次に、孔部にパイプを接続し、薬品瓶及びシリンジポンプに接続するとともに、光源を設置して、近接場光マイクロリアクターを作製した。【０２１９】
近接場光２次元アレイに光照射しながら、反応化学物質を溶かした溶媒を入れた薬剤瓶から反応溶液を流し、シリンジポンプからこれを回収した。光化学反応を確認した。
（実施例９）
図１２に示す近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。【０２２０】
この近接場光マイクロチャネル構造体は、孔部を４か所設け、分岐型のマイクロチャネルを形成した他は実施例５と同様にして、作製した。【０２２１】
次に、パイプ４個を接続し、薬品瓶及びシリンジポンプに接続するとともに、光源を設置して、実施例９の近接場光マイクロリアクターを作製した。
＜近接場光マイクロリアクター内の光化学反応の確認＞
近接場光２次元アレイに、外部光源によって光照射をした。以下、この状態で、次の一連の操作を行った。【０２２２】
まず、溶液注入部からアルデヒド化合物を溶解させた溶液を注入させながら、別の溶液注入部からアミン化合物を溶解させた溶液を注入した。【０２２３】
次に、更に別の溶液注入部から芳香族および脂肪族ハロゲン化物を注入した。【０２２４】
反応溶液排出口からタンデム光反応生成物としてヒドロキシルアミン化合物が得られた。【０２２５】
これにより、第１の連結部で、混合によって脱水縮合反応が進行し、イミン化合物が生成された後、第２の連結部でイミン化合物とハロゲン化合物が混合され、更に、近接場光２次元アレイ上で、ハロゲン化物の光励起ラジカル生成反応が誘起され、アルキルラジカルのイミン化合物との反応、次いで起こる系中の水とのラジカル停止反応が行われたと推察した。
（実施例１０）
図１３に示す近接場光マイクロチャネル構造体を作製した。【０２２６】
この近接場光マイクロチャネル構造体は、連結部間に近接場光２次元アレイを配置し、光化学反応を起こす場所が異なる位置とした他は実施例９と同様にして、作製した。
＜近接場光マイクロリアクター内の光化学反応の確認＞
近接場光２次元アレイに、外部光源によって光照射をした。以下、この状態で、次の一連の操作を行った。【０２２７】
まず、溶液注入部から芳香族および脂肪族ハロゲン化物を溶解させた溶液を注入させながら、別の溶液注入部からα、β‐不飽和カルボン酸化合物を溶解させた溶液を注入した。【０２２８】
次に、更に別の溶液注入部からアミン化合物を溶解させた溶液を注入した。【０２２９】
反応溶液排出口からタンデム光反応生成物としてアミド化合物が得られた。【０２３０】
これにより、第１の連結部で混合された溶液が、第２の連結部でカルボン酸化合物へと変換された後、アミド化反応が進行したと推察した。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本発明の近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクターは、マイクロチャネルで光化学反応と通常の化学反応を自在に組み合わせることができ、多くの化学合成手段、化学分析などに利用できる。そのため、化学合成産業、化学分析産業などに利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２４】
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